(光網(wǎng)絡技術)光纖接入網(wǎng)技術

1、第5章 光纖接入網(wǎng)技術 5.1 光纖接入網(wǎng)的概念5.2 光纖接入網(wǎng)的參考模型5.3 光纖接入網(wǎng)的拓撲結構5.4 光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡性能和生存性 5.5 PON的根本概念和結構5.6 APON的關鍵技術5.7 EPON技術 GPON技術接入網(wǎng)是電信網(wǎng)的重要組成局部，也是為用戶提供“入的關鍵技術。接入網(wǎng)的技術雖說是多種多樣的，但銅纜接入幾乎占領了國內(nèi)市場。雖然可以利用現(xiàn)有的銅纜用戶網(wǎng)，挖掘銅線容量的潛力，到達投資少、見效快的效果，但是這遠不能滿足快速開展的接入網(wǎng)要求，目前，各大網(wǎng)絡運營商已經(jīng)從傳統(tǒng)的以銅纜為主的接入網(wǎng)向光纖接入網(wǎng)轉變。本章將首先介紹接入網(wǎng)的概念，然后重點介紹光纖接入網(wǎng)的一些關鍵技術，

2、包括光纖接入網(wǎng)的參考模型、拓撲結構、網(wǎng)絡型和生存性等，最后介紹有關PON、APON和GPON的原理與關鍵技術。 電信運營商把網(wǎng)絡分成了兩個局部：核心網(wǎng)和接入網(wǎng)。核心網(wǎng)是指業(yè)務提供商，即交換局,而接入網(wǎng)就是除核心網(wǎng)外的其他局部。5.1 光纖接入網(wǎng)的概念所謂光纖接入網(wǎng)(OAN,OpticalAccessNetwork)是指采用光纖傳輸技術的接入網(wǎng)，泛指本地交換機或遠端模塊與用戶之間采用光纖通信或局部采用光纖通信的系統(tǒng)。在北美地區(qū)，貝爾通信研究所標準了一種稱為光纖環(huán)路系統(tǒng)(FITL)的概念，其實質和目的與OAN根本一致，只是具體標準稍有差異，因而在泛指時OAN和FITL兩者可以等效使用，不作區(qū)分。光

3、纖通信具有帶寬高、通信容量大、傳輸速度快、傳輸距離遠、傳輸質量高、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強和保密性強等一系列的優(yōu)點，非常適合作為高速、寬帶業(yè)務的傳輸媒質。目前，光纖已經(jīng)廣泛應用于長途通信和局間的中繼通信。在接入網(wǎng)環(huán)境，光纖也已經(jīng)開始廣泛應用于大型企事業(yè)單位于本地交換機之間的連接及饋線段，但小型企事業(yè)單位和居民住戶光纖接入是最終要解決的問題。總體來說，OAN或FITL的根本目標有以下幾點：(1)減少銅纜網(wǎng)的維護運行費和故障率。目前的接入網(wǎng)仍然以銅纜網(wǎng)為主，攜帶的業(yè)務主要是 業(yè)務，而銅纜網(wǎng)的故障率很高，維護運行本錢也很高。采用光纖用戶接入網(wǎng)可顯著降低線路本錢和日常維護管理費用，而且光纖接入網(wǎng)的故障率

4、低，從而提高了網(wǎng)絡的可靠性。(2)為了支持開發(fā)新業(yè)務，特別是多媒體和寬帶新業(yè)務,從而增強競爭力，增加新業(yè)務的收入，補償建設光纖接入網(wǎng)所需的投資。近年來，由于光器件價格的持續(xù)穩(wěn)定下降和銅纜價格的持續(xù)上漲，光纖接入網(wǎng)的初裝費和傳統(tǒng)的銅纜網(wǎng)的相比，特別是在傳輸距離大于3km時，其價格已經(jīng)低于傳統(tǒng)的銅纜網(wǎng)。(3)引入光纖網(wǎng)后，可以增加傳輸距離，加大覆蓋區(qū)域的面積，減少節(jié)點數(shù)，有利于簡化網(wǎng)絡結構，特別是寬帶網(wǎng)絡結構。(4)便于實現(xiàn)混合接入網(wǎng)結構，當光纖到大樓(FTTB,FiberTotheBuilding)，以及光纖到分線盒(FTTC,FiberTotheCurb)以后，剩下所用銅纜的距離已經(jīng)很短了，這

5、就使寬帶業(yè)務傳送成為可能。將光纖和現(xiàn)有的銅纜結合，可以充分利用巨大的網(wǎng)絡資源，提供一種經(jīng)濟的寬帶混合接入網(wǎng)。 5.2.1 系統(tǒng)接入方式 目前的光纖接入方式大約有三種：綜合光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)、通用光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)和專用交換機光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)。5.2 光纖接入網(wǎng)的參考模型1.綜合光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)綜合光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)的主要特點是通過一個開放的高速數(shù)字接口與數(shù)字交換機相連。由于接口是開放的，因而OAN系統(tǒng)與交換機制造廠商無關，可以工作在多廠家環(huán)境下，有利于將競爭機制引入接入網(wǎng)，從而降低了用戶接入網(wǎng)的本錢。這種方式代表了OAN的主要開展方向。目前，這種標準開放接口有兩大類：一類是美國貝爾通信研究所為綜合的數(shù)字環(huán)路載

6、波(IDLC)系統(tǒng)提出的TR-303開放接口，該接口采用嵌入的運行、管理和維護OAM通路，增加了一些為支持FITL系統(tǒng)所需要的功能后，將成為綜合的FITL系統(tǒng)的開放接口；另一類是ITU-T(國際電聯(lián)標準部)提出的和開放接口，后者比前者僅多了集中和保護功能，這類接口將成為OAN的標準開放式數(shù)字接口，遺憾的是兩者間互不兼容。2.通用光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)通用光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)在OAN和交換機之間需要應用一個局內(nèi)終端設備，在北美地區(qū)稱之為局端(COT)。其功能是進行數(shù)/模轉換并將來自OAN系統(tǒng)的信號分解為單個的話帶信號，以音頻接口方式經(jīng)音頻主配線架與交換機相連。由于該接口是音頻話帶接口，因而這種方式適合于任何交

7、換機環(huán)境，包括模擬交換機和尚不具備標準開放接口的數(shù)字交換機。然而，由于這種方式需要增加局內(nèi)終端設備、音頻主配線架和用戶交換終端，因而其本錢和維護費用要比綜合OAN系統(tǒng)的高，其優(yōu)點是它的通用性。3.專用交換機光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)專用交換機接入網(wǎng)系統(tǒng)與交換機之間不存在開放的標準接口，而是工廠自行開發(fā)的專用內(nèi)部接口，因而交換機和OAN系統(tǒng)必須由同一制造廠家生產(chǎn),這往往是迫不得已的方法，不是其開展的方向，將逐漸被淘汰。5.2.2 參考配置 ITU-T建議提出了一個光纖接入網(wǎng)功能的參考配置，如圖5-1所示，該參考配置與業(yè)務和應用無關。系統(tǒng)配置可分為無源光網(wǎng)絡(PON)和有源光網(wǎng)絡(AON)。圖5-1 光纖接入

8、網(wǎng)的參考配置ODN光分配網(wǎng)絡，它是OLT和ONU之間的光傳輸媒質，由無源光器件組成。OLT光線路終端，它提供OAN網(wǎng)絡側接口，并且連接一個或多個ODN。ONU光網(wǎng)絡單元，它提供OAN用戶側接口，并連接一個ODN。ODT光遠程終端，由光有源設備組成。AF適配功能。UNI用戶網(wǎng)絡接口。SNI業(yè)務節(jié)點接口。S光發(fā)送參考點。R光接收參考點。V與業(yè)務節(jié)點間的參考點。T與用戶終端間的參考點。aAF與ONU間的參考點。Q3網(wǎng)管接口。從給定網(wǎng)絡接口(參考點V)到單個用戶接口(參考點T)之間傳輸手段的總和稱為無源光接入鏈路。通常，光接入鏈路的用戶側和網(wǎng)絡側是不同的，因而也是非對稱的。光接入傳輸系統(tǒng)可以看做是一種

9、使用光纖的具體實現(xiàn)手段，用于支持接入鏈路。因此，光接入網(wǎng)(OAN)可以定義為共享同樣網(wǎng)絡側接口且由光接入傳輸系統(tǒng)支持的一系列接入鏈路，由光線路終端(OLT)、光配線網(wǎng)(ODN)、光網(wǎng)絡單元(ONU)及適配功能(AF)組成，可能包括假設干與同一個OLT相連的ODN。下面對幾個主要模塊的功能進行簡要介紹。1)OLT功能OLT為光纖接入網(wǎng)提供與本地交換機之間的接口并經(jīng)ODN與ONU通信。OLT也稱為局用數(shù)字終端。OLT可以別離交換和非交換業(yè)務，管理來自ONU的信令和監(jiān)控信息，為ONU和本身提供維護和指配功能。OLT可以直接設置在本地交換機接口處，也可以設置在遠端，與遠端集中器或復用器接口。OLT在物

10、理上可以是獨立設備，也可以與其他功能集成在一個設備內(nèi)。2)ODN功能ODN的主要功能是為OLT與ONU之間提供光傳輸通道，完成光信號功率的分配。ODN是由無源光器件(如光纖、光連接器、光衰減器、光耦合器和光波分復用器等)組成的純無源的光分配網(wǎng)。3)ONU功能ONU的作用是為光纖接入網(wǎng)提供用戶側接口。ONU位于ODN的用戶側是用戶的光終端。ONU的網(wǎng)絡側是光接口而用戶側是電接口，因此ONU需要有光/電和電/光轉換功能，還要完成對語音信號的數(shù)/模和模/數(shù)轉換、復用、信令處理維護管理等功能，其位置具有很大的靈活性。根據(jù)ONU在光纖接入網(wǎng)中所處的位置不同，可以將OAN劃分為幾種不同的應用類型，即光纖到

11、路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到辦公室(FTTO)及光纖到家(FTTH)。4)AF功能AF為ONU和用戶設備提供適配功能。在具體的物理實現(xiàn)中既可以包含在ONU內(nèi)，也可以完全獨立。5)幾個參考點功能發(fā)送參考點S是緊靠在發(fā)送機(ONU或OLT)光連接器之后的光纖點，而接收參考點R是緊靠在接收機(ONU或OLT)光連接器之前的光纖點，參考點a是ONU與AF之間的參考點，參考點V是用戶接入網(wǎng)與業(yè)務節(jié)點之間的參考點，參考點T是用戶網(wǎng)絡接口參考點，Q3是網(wǎng)管接口。5.2.3 應用類型 按照ONU在光纖接入網(wǎng)中所處的位置不同，光纖深入用戶的程度也不同，根據(jù)ONU位置的不同，可以將OAN劃分為

12、三種根本的應用類型，圖5-2所示描述了OAN的應用示意圖。下面分別講述它們的優(yōu)點、缺點以及適用場合。 在圖5-2中，OLT是光線路終端(OLT,OpticalLineTerminal)，OBD是光分路器(OBD,OpticalBranchingDevice),OLT與ONU之間采用光纖傳輸。圖5-2 OAN的應用示意圖1.光纖到路邊(FTTC)在FTTC結構中，ONU設置在路邊的入孔或電線桿上的分線盒處，從ONU到各個用戶之間的局部仍為雙絞線銅纜。假設要傳送寬帶圖像業(yè)務，那么這一局部可能會需要同軸電纜。這樣，F(xiàn)TTC將比傳統(tǒng)的DLC系統(tǒng)的光纖化程度更靠近用戶，增加了更多的光纜共享局部，有人將其

13、看做是一種小型的DLC系統(tǒng)。FTTC結構主要適用于點到點或點到多點的樹型分支拓撲。用戶為居民住宅用戶和小型企事業(yè)用戶，典型用戶數(shù)在128個以下，經(jīng)濟用戶數(shù)逐漸降低至832個，甚至4個左右。還有一種稱為光纖到遠端(FTTR)的結構，實際上是FTTC的一種變形，只是將ONU的位置移到遠離用戶的遠端(RT)處，可以效勞更多的用戶(多于256個)，從而降低了本錢。由于FTTR具有對業(yè)務量的處理能力，因而特別適用于點到點或環(huán)型結構。FTTC結構的主要特點可以總結如下：(1)在FTTC結構中，引入線局部是用戶專用的，現(xiàn)有的銅纜設施仍能利用，因而可以推遲引入線局部(有時甚至配線局部，取決于ONU的位置)的光

14、纖投資，具有較好的經(jīng)濟性。(2)預先敷設了一條很靠近用戶的潛在寬帶傳輸鏈路，一旦有寬帶業(yè)務需要，就可以很快地將光纖引至用戶處，實現(xiàn)光纖到家的戰(zhàn)略目標。同樣，如果考慮到經(jīng)濟性的需要，那么也可以用同軸電纜將寬帶業(yè)務提供給用戶。(3)由于其光纖化程度已十分靠近用戶，因而可以較充分地享受光纖化帶來的一系列優(yōu)點，如節(jié)省管道空間、易于維護、傳輸距離長、頻帶寬等。FTTC結構是一種光纜/銅纜混合的系統(tǒng)，其最后一段傳輸線仍為銅纜，還有室外有源設備需要維護，從運行維護的角度看仍不是很理想。但是如果綜合考慮初始投資和年維護運行費用，F(xiàn)TTC結構在提供2Mb/s以下窄帶業(yè)務時仍然是OAN中最現(xiàn)實、最經(jīng)濟的。然而如果

15、將來需要同時提供窄帶和寬帶業(yè)務，那么這種結構就不夠理想了，屆時初期對窄帶業(yè)務適宜的光功率預算值對以后的寬帶業(yè)務就不夠了，可能不得不減少節(jié)點數(shù)和用戶數(shù)，或者采用1.5 m波長區(qū)來傳輸寬帶業(yè)務。還有一種方案是干脆將寬帶業(yè)務放在獨立的光纖中傳輸，如采用HFC結構，此時在HFC上傳輸模擬或數(shù)字圖像業(yè)務，而FTTC主要用于傳輸窄帶交互型業(yè)務，具有一定靈活性和獨立性，但需要有兩套根本獨立的根底設施。2.光纖到樓(FTTB)FTTB也可以看做是FTTC的一種變形，不同之處在于它將ONU直接放到樓內(nèi)(通常為居民住宅公寓或小企事業(yè)單位辦公樓)，ONU和用戶之間通過樓內(nèi)的垂直和水平布線系統(tǒng)相連，再經(jīng)多對雙絞線將業(yè)

16、務分送給各個用戶。FTTB是一種點到多點結構，通常不用于點到點結構。FTTB的光纖化程度比FTTC更進一步，光纖已鋪設到樓，因而更適合高密度用戶區(qū)，也更接近于長遠的開展目標，預計會獲得越來越廣泛的應用，特別是在新建工業(yè)區(qū)或居民樓，以及與寬帶傳輸系統(tǒng)共處一地的場合。ONU設置在有綜合布線系統(tǒng)的單位辦公樓或居民住宅樓的樓內(nèi)，可通過五類線纜向用戶提供10M或100M的局域網(wǎng)接入。目前，各種規(guī)模企事業(yè)單位和公司大都建有自己的局域網(wǎng)，通過寬帶網(wǎng)實現(xiàn)高速專線互聯(lián)網(wǎng)接入、遠程高速局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)或VPN等業(yè)務將有較大的市場需求，新建的辦公樓和高檔公寓都配有較完善的綜合布線系統(tǒng)，現(xiàn)在城市中用戶光纜環(huán)對市內(nèi)新建大樓

17、的覆蓋率極高，局域網(wǎng)接入是單位用戶和局部高級住宅用戶寬帶接入的主要方式之一?！癋TTB局域網(wǎng)方式將“FTTB與目前已在許多辦公大樓使用的以五類線為根底的大樓綜合布線系統(tǒng)結合起來，能夠較好地提供多媒體交互式寬帶業(yè)務。需要注意的是，有些文獻將FTTB理解為光纖到辦公室或商務樓是不準確的，這里的“B表示“Building而非“business，而且“Building主要是指公寓樓。假設是光纖到辦公大樓，那么應稱為FTTO。3.光纖到家(FTTH)或光纖到辦公室(FTTO)在原來的FTTC結構中，如果將設置在路邊的ONU換為無源光分路器，然后將ONU移到用戶家里，即成為FTTH結構；如果將ONU放在大

18、企事業(yè)用戶(公司、大學、研究所和政府機關等)終端設備處并能提供一定范圍的靈活業(yè)務，那么就構成光纖到辦公室(FTTO)的結構。由于大型企事業(yè)單位所需的業(yè)務量大，因而FTTO結構在經(jīng)濟上比較容易實現(xiàn)，開展也很快?？紤]到FTTO也是一種純光纖連接網(wǎng)絡，因而可以歸入FTTH結構，但是兩者的應用場合不同，結構特點也不同。FTTO主要應用于大型企事業(yè)用戶，業(yè)務量需求大，因而結構上適合于點到點或環(huán)形結構；而FTTH用于居民住宅用戶，業(yè)務量需求很小，因而較經(jīng)濟的結構必須是點到多點方式。以下將以FTTH為主進行討論?？偟膩砜?，F(xiàn)TTH結構是一種全光纖網(wǎng)，即從本地交換機一直到用戶全部為光連接，中間沒有任何銅纜，也

19、沒有有源電子設備，是真正全透明的網(wǎng)絡，其主要特點可以總結如下：(1)由于整個用戶接入網(wǎng)是全透明網(wǎng)絡，因而對傳輸制式(如PDH或SDH，數(shù)字或模擬等)、帶寬、波長和傳輸技術沒有任何限制，適于引入新業(yè)務，是一種最理想的業(yè)務透明網(wǎng)絡，是用戶接入網(wǎng)開展的長遠目標。(2)由于本地交換機與用戶之間沒有任何有源電子設備，ONU安裝在住戶處，因而環(huán)境條件比戶外的不可控條件大為改善，可以降低元器件的本錢。同時ONU可以本地供電，不僅供電本錢比網(wǎng)絡遠供方式降低約一個量級，而且故障率也大大減小,而且維護安裝測試工作也得以簡化，可以降低維護的本錢，是網(wǎng)絡運營者長期以來一直追求的理想網(wǎng)絡目標。(3)只有當光纖直接通到住

20、戶，每個用戶才能真正有了名副其實的寬帶鏈路，B-ISDN的實現(xiàn)才有了最終的保證，采用各種WDM或FDM技術開掘光纖巨大潛在寬帶的工作才有可能進行。5.2.4 業(yè)務支持能力 ONU是一種為雙向交互式業(yè)務而設計的系統(tǒng)，其初期主要支持2Mb/s以下速率的業(yè)務，根本業(yè)務有下面七類：(1)普通 線(POTS)；(2)租用線；(3)分組數(shù)據(jù)；(4)ISDN根本速率接入(BRA);(5)ISDN一次群速率接入(PRA)；(6)N64kb/s；(7)2Mb/s(成幀和不成幀)。除了上述七種根本窄帶業(yè)務外，它還有其他一些可能支持的業(yè)務，特別是在將來不僅能支持寬帶業(yè)務，如單向播送式業(yè)務(CATV業(yè)務)和雙向交互式

21、業(yè)務(如VOD或數(shù)據(jù)通信業(yè)務)等，而且還能支持模擬播送式業(yè)務。5.2.5 配置結構的選擇 光纖接入網(wǎng)配置結構的選擇取決于眾多因素，且十分復雜，需要進行詳細的分析、比較和綜合計算，下面僅列出幾個根本考慮因素和原那么。1.用戶類型用戶的類型比較復雜,如大、小型企事業(yè)用戶，居民住宅用戶,科研機構以及學校等，用戶的類型不同，往往需要的配置結構也不同。如果企事業(yè)用戶所需的用戶線數(shù)目大于居民住宅用戶，那么前者可采用FTTO，后者就可采用FTTC，這是因為前者適合業(yè)務量要求較大的用戶，而后者適合小型企事業(yè)用戶和居民住宅用戶。居民住宅用戶通常只需要一到兩根用戶 線，因此必須采用具有較大共享能力的結構，如FTT

22、C和FTTB，F(xiàn)TTC適合分散用戶，而FTTB更適合于集中的公寓住宅用戶。從長遠開展來看，F(xiàn)TTH將是接入網(wǎng)的開展方向。2.本錢本錢是接入網(wǎng)技術是否成功的關鍵，而ONU究竟能在多大程度上被用戶共同分擔又是保證接入網(wǎng)成功的決定因素。按美國Raynet公司的本錢模型計算來看，當ONU能為24個32個用戶共享時本錢最低。從FTTH、FTTC、FTTB和FTTO來看，F(xiàn)TTC和FTTB是當前最為經(jīng)濟可行的居民用戶解決方案，對于大型企事業(yè)用戶，如果用戶線數(shù)量大，那么平均每根線的本錢就會降低，因此采用FTTO結構是最經(jīng)濟的可行性方案。FTTH共享程度最低，目前單從本錢方面考慮，F(xiàn)TTH是不可行的方案，這是

23、因為FTTH需要在用戶側安裝一個用戶的ONU，其初裝和維護的本錢顯然是增加了。如果考慮整個壽命期的本錢，包括將來線路增長或整修的花費，以及運營的本錢(供給、維護和供電)，那么FTTH的好處就顯現(xiàn)出來了，據(jù)美國貝爾通信研究所的研究結果，它在供電本錢上比FTTC節(jié)約75%90%，在業(yè)務保證本錢上節(jié)約25%40%，這就使得FTTH在壽命期可以與其他方式相比，因此FTTH是將來接入網(wǎng)的開展方向。3.與本地交換的綜合隨著交換技術和光纖傳輸技術的開展，特別是光纖傳輸本錢的大幅度下降，很多 公司都在重新組織配置接入網(wǎng)，目的是減少本地交換機的數(shù)量，增加交換機的容量，擴大接入網(wǎng)的覆蓋范圍，安裝光纖接入網(wǎng)實際上是

24、網(wǎng)絡重新配置方案的一局部。如果能將遠端交換和集中功能綜合在ONU內(nèi)，那么網(wǎng)絡重新配置的方案就得以實現(xiàn)，此時的ONU必須能為較大數(shù)量的用戶效勞才有經(jīng)濟價值。初步研究的結果說明，一個ONU如果能為256個以上的用戶效勞才具有經(jīng)濟價值。4.效勞靈活性效勞靈活性往往是企事業(yè)用戶特別看重的特性，F(xiàn)TTO結構可以快速和靈活地按請求提供或切斷業(yè)務，特別適合企事業(yè)用戶的活動特點，通常隨著ONU用戶量的減少，它為每個用戶提供特殊效勞的能力就會增加，對于大型企事業(yè)用戶，由于其業(yè)務需求量大，因此FTTO能提供最靈活的效勞。5.業(yè)務類型從長遠開展來看，光纖接入網(wǎng)必須能提供寬帶圖像業(yè)務，包括交互型和分配型圖像業(yè)務。顯然

25、，提供交互型低速業(yè)務( 和數(shù)據(jù))的配置結構未必能適用于提供寬帶圖像業(yè)務，尤其是分配型圖像業(yè)務，在這方面FTTH和FTTO的結構具有最好的業(yè)務透明性。 光纖接入網(wǎng)的拓撲結構技術是接入網(wǎng)的根本技術之一。所謂拓撲結構，就是把各種結構的網(wǎng)絡從幾何學的觀點進行抽象和概括成一種典型的結構，它反映了網(wǎng)絡的物理形狀和連接關系。網(wǎng)絡的拓撲結構與網(wǎng)絡的功能、效率、可靠性以及經(jīng)濟性等因素有直接關系，是網(wǎng)絡設計中首先要考慮的問題。5.3 光纖接入網(wǎng)的拓撲結構5.3.1 接入網(wǎng)的拓撲結構 一般來講，通信網(wǎng)絡有三種根本的結構，即星型結構、總線型結構和環(huán)型結構，如圖5-3所示。上述這些物理上的拓撲結構與信息的實際流動途徑(

26、網(wǎng)絡的邏輯結構)相互組合，就形成了圖5-4所示的六種網(wǎng)絡結構。光纖接入網(wǎng)結構的選擇取決于各種經(jīng)濟和技術因素，上述的任何一種結構不能完全適用于所有的實際情況，因而在大多數(shù)情況下，光纖接入網(wǎng)的結構是由幾種根本結構組合而成的。下面介紹光纖接入網(wǎng)中常用的幾種典型拓撲結構及其性能。圖5-3 網(wǎng)絡根本結構圖5-4 網(wǎng)絡物理與邏輯結構5.3.2 光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構 1.線型拓撲結構線型拓撲結構也稱總線型結構，它有一條共享的主干信道，該信道可以使用一根雙向傳輸?shù)墓饫w線路或兩根單向傳輸?shù)墓饫w作線路，線路終點不閉合，而各個終端用光耦合器互聯(lián)到共享信道上，采用時分多路和頻分多路等方法使各個節(jié)點共享同一條信道。

27、這種網(wǎng)絡的主要優(yōu)點是結構簡單，增加和減少節(jié)點容易，一個節(jié)點功能出故障時不會影響其他節(jié)點，由于共享主干信道，因而造價相對較低。但是，如果總線本身出現(xiàn)故障，那么整個網(wǎng)絡將受到損害。線型光纖接入網(wǎng)結構如圖5-5所示。這類結構在計算機局域網(wǎng)中采用的比較多，在光纖接入網(wǎng)中，線型拓撲結構同樣有著廣泛的應用前景。例如，采用具有V5標準接口的接入系統(tǒng)或在線路沿線按需要增加分差復用器(ADM)，可以很方便地構成線型結構。除了SDH具有ADM以外，近年來PDH技術的ADM也有了快速的開展，其價格比SDH的還低。采用這類網(wǎng)絡結構上/下業(yè)務靈活，可節(jié)省光纖并簡化設備，本錢較低。圖5-5 線型光纖接入網(wǎng)結構2.星型網(wǎng)絡

28、拓撲結構星型網(wǎng)絡拓撲結構是適用于光纖接入網(wǎng)的拓撲結構，由于采用和V5.2(或VB5)標準接口，因此端局可與用戶通過光網(wǎng)絡單元(ONU)直接相連。星型網(wǎng)絡的拓撲結構又可分為以下兩種：1)單星型結構單星型結構是指用戶端的每一個ONU分別通過一根或一對光纖與局端的同一個OLT直接相連，中間沒有光分路器，形成以局端為中心向四周輻射的點到點結構，如圖5-6所示。這種結構的特點是：在光纖連接中不使用光分路器，不存在由分路器引入的光信號衰減，網(wǎng)絡覆蓋范圍大，線路維護簡單，光纖信道相互獨立，各ONU之間互不影響，保密性好，易于升級和擴容，業(yè)務適應性強。缺點是光纜含纖數(shù)量太大，本錢高。另外，由于需要專用的光源和

29、檢測器，因此每個用戶的初裝費也較高。圖5-6 單星型光纖接入網(wǎng)結構2)雙星型結構雙星型結構是單星型結構的改進結構，適合于網(wǎng)徑更大的范圍,如圖5-7所示。在每一條線路中設置遠端分配節(jié)點，節(jié)點越多那么說明網(wǎng)絡的規(guī)模越大；節(jié)點的功能越多，那么網(wǎng)絡的性能越佳。遠端分配單元主要是將信息分別送入每個用戶，并把用戶的上行信息集中送入端局。假設節(jié)點是由無源器件組成的，那么稱為無源雙星型網(wǎng)絡，簡稱雙星型。這種網(wǎng)絡有許多優(yōu)點，是目前采用較多的一種結構。由于遠端分配單元(RDU)將一些用戶信息流復用在一根光纖中傳輸，因此能夠做到光器件、電器件和傳輸媒介的共享，降低了每個用戶的本錢。圖5-7 雙星型光纖接入網(wǎng)結構此外

30、星型結構維護的費用低，使用壽命長，易于擴容升級，業(yè)務變化靈活，能充分利用光纖的寬帶。假設遠端分配節(jié)點使用了電復用器(MUX)這一有源電子設備，那么稱為有源雙星型網(wǎng)絡，在這個結構中復用器的任務是首先對來自光纖的光信號進行光/電變換，在電信號上對來自于發(fā)往不同ONU的信號進行合路與分析，然后將電信號進行電/光變換，送到相應的光纖上。這樣，復用器使得多個ONU可以共享來自端局的饋線光纜及相應設備。3.環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構光纖接入網(wǎng)的環(huán)型結構如圖5-8所示。每個節(jié)點僅與兩側節(jié)點相連，形成一個封閉的回路結構，每個節(jié)點可雙向傳輸或單向傳輸。可以把它看成封閉的總線型結構，但與總線型結構相比，其線路設定的自由度和

31、靈活性大為改善，同時也大大提高了網(wǎng)絡的可靠性。環(huán)型網(wǎng)絡的拓撲結構比較適合用戶密集、網(wǎng)絡路由結構和業(yè)務效勞類型已經(jīng)根本形成或定型的地區(qū)，這類結構的可靠性高，平安性好，但由于冗余度高，因此建設費用高，初步建設時就必須周密考慮，防止造成大的浪費。圖5-8 環(huán)型光纖接入網(wǎng)結構4.樹型網(wǎng)絡拓撲結構樹型結構如圖5-9所示。樹型網(wǎng)絡拓撲結構中采用了較多的光分路耦合器，即光無源分路器，因而也稱無源光網(wǎng)絡。由于在交接箱(相當于遠端局)和分線盒等位置采用光纖分路耦合器進行光功率(即光信號)分配，因此光纖可以共享。此外，除了端局和用戶終端外，網(wǎng)絡中不包括任何有源器件，因此對帶寬、波長和傳輸方法沒有任何限制。樹型網(wǎng)絡

32、的拓撲結構一般適用于播送式的信息傳遞，對于交互式的通信信息傳遞，因為上行方向將產(chǎn)生“漏斗效應，圖5-9 樹型光纖接入網(wǎng)結構需要采用特殊的措施才能確保通信質量，所以具有一定的局限性。但在有線電視或采用TDMA或CDMA技術的電信無源光網(wǎng)絡(PON)中，樹型網(wǎng)絡有較大的應用前景，它有可能是網(wǎng)絡開展的最后結果。 當今社會對信息的依賴性越來越大，通信網(wǎng)一旦出錯或失效，將對社會造成極大的損失，因此，網(wǎng)絡保護不僅僅是在核心網(wǎng)，在城域網(wǎng)和接入網(wǎng)中也開始有了應用，隨著光纖技術的進一步向用戶端推進，光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡性能在很大程度上取決于網(wǎng)絡保護技術在接入網(wǎng)中的運用。5.4 光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡性能和生存性在接入網(wǎng)環(huán)

33、境中，網(wǎng)絡的拓撲結構直接與網(wǎng)絡的效率、可靠性、經(jīng)濟性和提供的業(yè)務直接相關，起著至關重要的作用。除此之外，網(wǎng)絡的生存性已成為現(xiàn)代網(wǎng)絡規(guī)劃、設計和運行的重要因素之一。所謂網(wǎng)絡的生存性是指網(wǎng)絡在經(jīng)受各種故障以后能維持可接受業(yè)務質量的能力，特別是在戰(zhàn)爭、地震、光纖斷裂、有害輻射以及其他自然災害中維持業(yè)務質量的能力。近幾年來，一種稱為自愈網(wǎng)(Selfhealingnetwork)的概念應運而生。所謂自愈網(wǎng)就是不需要人為干預，網(wǎng)絡在極短的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網(wǎng)絡已出了故障。目前，窄帶接入網(wǎng)的核心是由SDH環(huán)組成的，由ADM構成的SDH環(huán)可具有通道保護環(huán)和復用段保護環(huán)，即具

34、有自愈功能。如果采用ATM作為核心，為了使寬帶接入網(wǎng)具有競爭力，那么它必須具有自愈功能，要求保護倒換時間小于50ms，即能與ADM構成的保護切換時間相當。寬帶接入網(wǎng)的自愈功能可通過預設置的功能表實現(xiàn)，將一根光纖作為工作光纖，另一根作為備用光纖，當網(wǎng)管檢測到工作光纖失效時，自動倒換到備用光纖上，從而實現(xiàn)自愈功能。5.4.1 光纖接入網(wǎng)中點到點結構的保護 網(wǎng)絡保護方式與網(wǎng)絡的物理拓撲結構有著很重要的關系，點到點鏈路有11、11、1N和MN四種配置方式。1.“11光層保護方式對于“11光鏈路保護，主要是對鏈路故障中的業(yè)務進行保護。這種方法是利用光濾波器來橋接光信號，并把同樣的兩路信號分別送入方向相反

35、的工作光纖和保護光纖的通道中。保護倒換完全是在廣域內(nèi)實現(xiàn)的，當遇到單一的鏈路故障時，接收端的光開關便把線路切換到保護光纖。由于這里沒有電層的復制和操作，因此除了當發(fā)射機和接收機發(fā)生故障時會喪失業(yè)務外，一切鏈路故障都可以進行恢復,如圖5-10所示。圖5-10 “11點到點保護方式這種“11光層的保護結構與在同步光纖網(wǎng)絡(SONET,SynchronousOpricalNETwork)上的“11保護結構有所不同，在SONET網(wǎng)絡中的“11保護結構對傳輸過來的兩路信號都進行檢測,并不斷地進行比較以選出最正確信號；而在光層的“11保護結構中，在其尾端只有一個接收機，由這個接收機對傳輸過來的信號進行故障

36、檢測。然而，不像在SONET中的“11保護方案那樣，光層的“11保護結構中的接收機在并不知道保護光纖的任何狀態(tài)信息的情況下就切換到保護光纖上了，而且在SONET網(wǎng)絡的“11保護方案中，在電層上復制信號可以及時地通知接收機兩路信號的情況。2.“11光層保護方式在“11光層保護方式下，業(yè)務在工作光纖中傳送，低等級業(yè)務在保護光纖中傳送，源和目的站之間有兩根光纖，一旦工作光纖被切斷，業(yè)務就倒換到保護光纖進行傳送，但需要倒換協(xié)議，即APS(自動保護倒換)。“11光層保護方式與“11光層保護方式很相似，都是利用相反方向的路由鏈路來防止鏈路故障對業(yè)務的影響。業(yè)務流量并不是被永久的橋接到工作和保護光纖上，只有

37、在出現(xiàn)故障時，才在工作光纖和保護光纖之間進行一次切換。如圖5-11所示。在雙向通道中，當有故障事件出現(xiàn)時，使用信令通道來協(xié)調(diào)交換機的保護倒換動作。在“11的SONET網(wǎng)絡中的保護恢復結構中，在其頭和尾之間有一個信令通道，保護倒換的實現(xiàn)既使用了保護光纖又使用了一條信令通道。在“11的光層保護結構中，在保護光纖中并不存在相互通信的通道，這是因為這種結構中沒有在電層上被復制的信號，只有當其發(fā)射機和接收機都切換到保護光纖上時，這個通信通道才建立起來。圖5-11 “11點到點保護方式當出現(xiàn)故障時，如果接收機不知道發(fā)射機是否切換到保護光纖上時，那么接收機就經(jīng)由保護光纖給發(fā)射機發(fā)出一個消息，因此，當接收機最

38、初倒換到保護光纖上時，它并不能接收到任何信號。而如果發(fā)射機已切換到保護光纖上了，那么利用上述過程就可以完成對業(yè)務的保護和恢復，否那么業(yè)務流量就會喪失。3.“1N光層保護方式“1N的光層保護結構與“11的保護結構相類似，它是N個工作光纖共享一個保護光纖,如果有多條工作光纖斷裂，那么只有其中的一條所承載的流量可以恢復,而最先恢復的是具有最高優(yōu)先級的故障?！?N光層保護結構如圖5-12所示。N個工作實體由一個保護實體提供保護，這種保護配置的出發(fā)點是光通信系統(tǒng)的高可靠性。對于這種保護配置，為了實現(xiàn)對工作實體的正確保護，通常要規(guī)定工作實體的保護次序規(guī)那么，這套規(guī)那么的正確執(zhí)行依靠網(wǎng)絡結點對整個網(wǎng)絡工作狀

39、態(tài)的了解，通常要采用專用的協(xié)議才能完成。圖5-12 “1N點到點保護方式4.“MN光層保護方式“MN光層保護方式是“1N方式的擴展，是N個工作實體由M個保護實體來保護，從而進一步提高了整個網(wǎng)絡的可用性和可靠性，但工作實體的保護次序和保護實體的占用次序需要復雜的協(xié)商過程才能解決。5.4.2 光纖接入網(wǎng)中自愈環(huán)結構的保護 環(huán)形網(wǎng)絡是常見的通信網(wǎng)絡拓撲結構，與其他拓撲結構相比，環(huán)網(wǎng)在保持了較高的生存性的同時更容易實現(xiàn)和管理，因此廣泛應用于同步數(shù)字體系SDH傳輸網(wǎng)中。波長分插復用器(WADM)的出現(xiàn)促進了波分復用(WDM)環(huán)形網(wǎng)絡的研究和開展，WDM環(huán)形網(wǎng)保存了環(huán)形結構的自愈性，同時在不改變系統(tǒng)結構的

40、情況下，進行容量平滑升級。WDM環(huán)形網(wǎng)絡可以采用不同的波長分配方案(WA)，實現(xiàn)的方式也是多種多樣的。按節(jié)點間波長通道來和去業(yè)務的傳輸方向，可以將WDM環(huán)形網(wǎng)絡分成單向環(huán)和雙向環(huán)兩種。在同一傳輸通道中，假設來業(yè)務的波長傳輸方向與去業(yè)務的波長傳輸方向相同(如都是順時針傳輸或都是逆時針傳輸)，那么這種環(huán)稱為單項環(huán)；假設它們的傳輸方向相反，那么稱之為雙向環(huán)。按連接環(huán)路中相鄰節(jié)點的光纖數(shù)目，環(huán)形網(wǎng)絡可以分成單纖環(huán)、兩纖環(huán)、四纖環(huán)和多纖環(huán)。其中在單纖環(huán)中不容易實現(xiàn)保護功能，故其很少使用。1.專用保護環(huán)專用保護環(huán)一般由兩條傳輸方向相反的光纖環(huán)構成,其中一根光纖作為工作光纖，而另一根作為保護光纖，因此一根光

41、纖中的一路波長由反向傳輸光纖中的一路波長提供保護。由于是針對每一路波長提供保護，因此這種環(huán)又被稱做光信道專用保護環(huán)OChDPRing。假設節(jié)點或線路發(fā)生故障，那么受影響的業(yè)務被倒換到保護環(huán)中，如圖5-13所示。這種環(huán)網(wǎng)保護是基于“11保護原理的，其相比照較簡單，信號在發(fā)射端被分割后同時橋接到兩根光纖上(用光分波器)，形成了兩個完全相同的信號但環(huán)繞在不同的方向上運行。如果出現(xiàn)故障，那么接收端根據(jù)對光信道的監(jiān)控信息將業(yè)務從工作光纖切換到保護光纖上。因為當故障發(fā)生時，接收端并不需要通知發(fā)射端，所以就不需要信令通道。當然在這種環(huán)網(wǎng)結構中也可以使用“11的保護，但是當出現(xiàn)故障時“11保護需要執(zhí)行雙端切換

42、，而且需要信令來協(xié)調(diào)接收端和發(fā)射端之間的倒換動作。當沒有故障時，保護帶寬還可以用于傳輸優(yōu)先級低的業(yè)務從而創(chuàng)造新的利潤。專用保護環(huán)的近期應用可能主要是和固定OADM配合,然后在客戶層實現(xiàn)保護，這時WDM的應用主要是為了降低客戶層電子設備的本錢。隨著可重構型OADM的使用，該保護環(huán)會過渡到名副其實的光層專用保護環(huán)。OChDPRing的主要缺點是,由于每一個保護需求都要消耗整個環(huán)網(wǎng)的容量，它需要至少100%的容量備份，因此其容量使用效力較低。環(huán)網(wǎng)的容量直接取決于環(huán)網(wǎng)所能滿足的保護需求總量的大小,而與各個節(jié)點之間的業(yè)務分配無關。圖5-13 專用保護環(huán)的工作過程2.共享保護環(huán)在共享保護環(huán)中，環(huán)網(wǎng)容量的5

43、0%被用來作為保護容量，而且允許不同波長共享這些備用保護容量，如圖5-14所示。它既可以基于波長執(zhí)行保護倒換，也就是所謂的光信道共享保護環(huán)(OChSPRing),也可以基于復用段執(zhí)行保護倒換，也就是所謂的光復用段共享保護環(huán)(OMSSPRing)。光復用段共享保護環(huán)的結構一般有兩種：兩纖光復用段共享保護環(huán)和四纖光纖復用段共享保護環(huán)。圖5-14 共享保護環(huán)的工作過程在兩纖光復用段共享保護環(huán)的結構中，用兩根光纖連接相鄰的兩個光分插復用節(jié)點，每一根光纖都是工作光纖，但在每根光纖中都分配出一半的信號帶寬用作保護，每一根光纖中的工作波長都是由與傳輸方向相反的另一根光纖中的保護波長來提供保護的。當光纜斷裂或

44、節(jié)點故障都會觸發(fā)最鄰近的OADM保護倒換開關，將受影響的工作業(yè)務倒換到另一根光纖中的保護容量上，如圖5-14(a)所示，從而將處于故障狀態(tài)的業(yè)務流量重新路由出失效的狀態(tài)，以防止業(yè)務受到影響。由圖5-14(b)可知，雙向傳輸?shù)臉I(yè)務在兩個方向上不得不使用不同的波長，否那么當需要保護時，就必須使用波長轉換器。在四纖光復用段共享保護環(huán)的結構中，在相鄰的OADM節(jié)點之間需要四根光纖連接。與兩纖光復用段共享保護環(huán)不同，它的工作信道和保護信道都分別由不同的光纖來承載，這樣可以給兩個方向的工作光纖分配相同的波長。四纖網(wǎng)絡同時綜合了環(huán)網(wǎng)保護和區(qū)段保護兩種保護類型，如果環(huán)網(wǎng)中僅僅是工作光纖的復用段受到故障影響，那

45、么與之平行的保護光纖只需簡單地執(zhí)行區(qū)段保護倒換，而無須執(zhí)行整個業(yè)務環(huán)的保護倒換。這種結構可以應對多種故障。對于大多數(shù)業(yè)務模型來說，共享保護環(huán)的容量使用率高于專用保護環(huán)的容量使用率，但是在共享保護環(huán)中，OADM的執(zhí)行和管理比專用保護環(huán)的復雜且本錢較高。共享保護環(huán)結構在執(zhí)行恢復功能時需要對環(huán)上故障點兩端的節(jié)點進行協(xié)調(diào)，因此需要信令協(xié)議來保證線路切換和網(wǎng)絡的故障恢復。關于共享保護環(huán)的詳細信令協(xié)議還有待于進一步研究后出臺相關的技術標準。共享保護環(huán)結構比UPPR結構更難操作，這是因為UPPR結構并不需要信令協(xié)議來參與保護倒換。然而，與UPPR相比較，共享保護環(huán)能夠承載更多的業(yè)務流量。 5.5.1 根本概

46、念和特點 無源光網(wǎng)絡(PON,PassiveOpticalNetworks)是光纖接入網(wǎng)(OAN)中的一種。根據(jù)光纖接入網(wǎng)(OAN)的參考配置可知，OAN由光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)絡(ODN)和光網(wǎng)絡單元(ONU)三大局部組成。OLT為ODN提供網(wǎng)絡接口并連接一個或多個ODN；5.5 PON的根本概念和結構ODN為OLT和ONU提供傳輸；ONU為OAN提供用戶側接口并與ODN相連。如果ODN全部由光分路器(OpticalSplitter)等無源器件組成，不包含任何有源節(jié)點，那么這種光接入網(wǎng)就是PON，其中的光分路器也稱為光分支器(OBD,Optical Branching Device)

47、。無源光網(wǎng)絡(PON)是比較理想的光纖接入網(wǎng)，首先，在接入網(wǎng)中去掉了有源設備，防止了電磁干擾和雷電造成的影響，減少了線路和外部設備的故障率，降低了相應的運維本錢；其次，PON的業(yè)務透明性好，具有豐富的寬帶資源，可適用于任何制式和速率的信號，能比較經(jīng)濟地支持模擬播送電視業(yè)務，具備三重業(yè)務功能；最后，由于其局端設備和光纖由用戶共享，線路的本錢較其他點到點方式的低，因此初建本錢也明顯降低。 PON的每個用戶的本錢隨著分享光線路終端(OLT)的用戶數(shù)量的增加而迅速下降，因而適合于分散的小企業(yè)和居民用戶，特別是那些區(qū)域較分散，而每一區(qū)域用戶又相對集中的小面積密集用戶地區(qū)。由于受歷史條件、地貌條件和經(jīng)濟開

48、展等諸多因素的影響，而實際接入網(wǎng)的用戶分布又非常復雜，因此通常ODN可歸納為四種根本結構，也就是PON的四種根本拓撲結構。1.單星型結構單星型結構是指用戶端的每一個ONU分別通過一根或一對光纖與端局的同一個光分路器相連，形成以OLT為中心向四周輻射的星型連接結構，如圖5-15所示。單星型結構的特點是在光纖連接中不使用光分路器，不存在由分路器引入的光信號衰減，網(wǎng)絡覆蓋范圍大；線路中沒有有源電子設備，是一個純無源網(wǎng)絡，線路維護簡單；采用相互獨立的光纖信道，ONU之間互不影響且保密性好，易于升級；光纜需要量大，本錢太高，且光纖和光源無法共享。圖5-15 單星型結構2.多星型結構在PON的多星型結構中

49、，連接OLT的第一個光分支器(OBD)將光分成了n路，每路通向下一級的OBD,如圖5-16所示。最后一級的OBD同樣也為n路并連接n個ONU。因此，它是以增加光功率預算的要求來擴大PON的應用范圍的。多星型結構實現(xiàn)了光信號的透明傳輸，線路維護容易，不存在雷電及電磁干擾，可靠性高；用戶可以共享一局部光設施，如光纜的饋段和配線段以及局端的發(fā)送光源。由于OLT中的一個光源提供給所有ONU的光功率有限，因此這就限制了所連接ONU的數(shù)量以及光信號的傳輸距離。圖5-16 多星型結構在PON中所用的串聯(lián)OBD中，有均勻分光和按額定比例非均勻分光兩種。均勻分光的OBD構成的網(wǎng)絡一般稱為多星型；非均勻分光OBD

50、構成的網(wǎng)絡常稱為樹型，對于通常的接入網(wǎng)用戶分布環(huán)境，這兩種結構的應用范圍最廣。3.總線型結構總線(Bus)型結構的PON通常采用非均勻分光OBD沿線狀排列，如圖5-17所示。ODB從光總線中分出OLT傳輸?shù)墓庑盘?，并將每個ONU傳出的光信號插入到光總線上。由于光纖線路上存在損耗，使在靠近OLT和遠離OLT處接收到的光信號強度有較大的差異，因此對ONU中光接收機的動態(tài)范圍要求較高。總線結構適合于沿街道和公路線狀分布的用戶環(huán)境。圖5-17 PON的總線型結構4.環(huán)型結構環(huán)型結構相當于總線型結構組成的閉合環(huán)，如圖5-18所示。信號傳輸方式和所用器件與總線型結構的差不多。這種環(huán)型結構形成可靠的自愈環(huán)型

51、網(wǎng)，使每個OBD可從兩個不同的方向通到OLT，其可靠性大大優(yōu)于總線型結構。通常，環(huán)型結構不被認為是一種獨立的根本結構，它可看成是兩個總線結構的結合，而單星型結構和多星型結構也被認為是樹型結構的特例。圖5-18 PON的環(huán)型結構這樣把四種拓撲結構可以概括為樹型和總線型兩種最根本的結構。選擇PON的拓撲結構需要考慮的因素有用戶的分布拓撲、OLT和ONU的距離、提供各種業(yè)務的光通道、可獲得的技術、光功率預算、波長分配、升級要求、可靠性、運行和維護、平安性以及光纜的容量等。5.5.2 PON的構成 PON的概念最早由英國電信公司的研究人員于1987年提出，把PON技術引入接入網(wǎng)引起了人們的廣泛關注。所

52、謂無源光網(wǎng)絡，是指信號在光網(wǎng)絡上傳輸?shù)倪^程中不經(jīng)過再生放大(光放大或電放大)，網(wǎng)絡的分路由光功率分配器(分路器)等無源器件實現(xiàn)。下面從無源光網(wǎng)絡(PON)的參考配置、傳輸復用技術和波長分配三個方面對PON的構成作一些介紹。1.無源光網(wǎng)絡網(wǎng)(PON)的參考配置無源光網(wǎng)絡(PON)的參考配置如圖5-19所示。圖5-19 PON的功能參考配置圖5-19中相關說明如下：AF適配功能；UNI用戶網(wǎng)絡接口；SNI業(yè)務節(jié)點接口；S光發(fā)送參考點；R光接收參考點；V與業(yè)務節(jié)點間的參考點；T與用戶終端間的參考點；aAF與ONU間的參考點。在PON的參考配置中，OLT的作用是為光纖接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡側與業(yè)務節(jié)點之間的接

53、口,并經(jīng)一個或多個ODN與用戶側的ONU通信，OLT與ONU的關系為主/從通信關系。OLT可以位于交換局內(nèi)，也可以位于遠端。ODN為OLT與ONU之間提供光傳輸手段，其主要功能是完成光信號的功率分配任務。ODN是由光纜、無源光器件(如光連接器)和光分/合路器(即光耦合器)等組成的無源光饋線和配線網(wǎng)，一般呈樹型分支結構。ONU的作用是為光纖接入網(wǎng)提供直接或遠端的用戶側接口，處于ODN的用戶側。其主要功能是終結來自ODN的光信號和處理光信號，并為用戶提供業(yè)務接口。2.傳輸復用技術在PON中,傳輸復用技術主要完成OLT和ONU連接的功能，連接方式有點對點和點對多點的接入方式。多點接入方式也有多種，如

54、時分多址接入(TDMA)和副載波多址接入(SCMA)等。雙向傳輸方式有空分復用(SDM)、時間壓縮復用(TCM)、波分復用(WDM)和副載波復用(SCM)等。3.波長分配目前光纖的可用工作波長區(qū)有三個，即850 nm窗口、1310nm窗口和1550 nm窗口。ITU-T通過的建議決定使用1310 nm窗口和1550nm窗口,1310 nm波長區(qū)的波長分配范圍是1260 nm1360 nm；1550 nm波長區(qū)的波長分配范圍是1480 nm1580 nm。而測試或監(jiān)視信號的傳輸應采用其他波長，當采用光放大器時，以上波長的范圍可能會變窄。5.5.3 PON的功能結構 的功能結構ONU提供與ODN之

55、間的光接口，實現(xiàn)OAN用戶側的接口功能。ONU既可以位于用戶住宅的室內(nèi)(FTTB、FTTO和FTTH)，也可以位于室外(FTTC)，ONU提供傳遞系統(tǒng)處理的各種業(yè)務所需的手段。其功能如圖5-20所示，由圖可見，每個ONU由三局部組成，即核心局部、業(yè)務局部和公共局部。圖5-20 ONU的功能結構1)ONU核心局部ONU核心局部包括：傳輸復用功能、用戶和業(yè)務復用功能和ODN接口功能。傳輸復用功能提供來自ODN接口和到ODN接口的輸入、輸出信號的鑒別和分配所要求的功能，提取和輸入與這個ONU有關的信息。用戶和業(yè)務復用功能實現(xiàn)對來自或發(fā)送給不同用戶的信息進行組裝和拆分，并提供與各種不同的業(yè)務接口功能相

56、連的功能。ODN接口功能提供一組物理光接口功能以及終端相應的光纖，它包括光/電轉換和電/光轉換。2)ONU業(yè)務局部ONU業(yè)務局部主要提供用戶端口功能。用戶端口功能可提供用戶業(yè)務接口，并且將其適配到64kb/s或N64kb/s。該功能既可以給單個用戶或一群用戶提供端口，也可以按照物理接口來提供信令變換功能。3)ONU公共局部ONU公共局部包括供電和OAM功能，其中供電功能將外部電源轉換為所要求的機內(nèi)電壓,OAM為ONU的所有功能塊提供處理操作、管理和維護手段。的功能結構OLT提供一個與ODN相連的光接口，并在OAN網(wǎng)絡側至少提供一個網(wǎng)絡接口。OLT可以位于本地交換局內(nèi)，也可以位于遠端,為ONU所

57、需業(yè)務提供必要的傳輸方式。OLT的功能如圖5-21所示。由圖可見，OLT由三局部組成，即核心局部、業(yè)務局部和公共局部。圖5-21 OLT的功能結構1)OLT核心局部OLT核心局部包括數(shù)字交叉連接功能、傳輸復用功能和ODN接口功能。數(shù)字交叉功能為OLT的ODN側的可用帶寬與OLT網(wǎng)絡側的可用帶寬提供交叉連接能力；傳輸復用功能提供在ODN上發(fā)送或接收業(yè)務通道所要求的功能；ODN接口功能提供一組物理光接口功能以及與終端相應的ODN的一組光纖，它包括光/電轉換和電/光轉換。2)OLT業(yè)務局部OLT業(yè)務局部包含業(yè)務端口功能。業(yè)務端口至少傳送一個ISDN基群速率，并能配置成一種業(yè)務或者同時支持兩種或多種不

58、同的業(yè)務。該局部還應該能提供處理通過OLT的信令信息的手段。3)OLT的公共局部OLT的公共局部包括供電和OAM功能，其中供電功能將外部電源轉換為所要求的機內(nèi)電壓；OAM為OLT的所有功能塊提供運行操作、管理和維護手段，它也提供OAM接口功能。功能結構ODN為ONU和OLT的物理連接提供光傳輸媒質。ODN的功能如圖5-22所示。在圖5-22中，S和R為參考點，其中點S是緊靠OLT或ONU光發(fā)射源的活動連接器上的點，點R是緊靠OLT或ONU光轉換器的活動連接器上的點；Or表示ONU與ODN間的光接口；Ol表示OLT和ODN間的光接口；Om表示ODN與測試和監(jiān)視設備間的光接口。圖5-22 ODN的

59、功能結構ODN是OAN中極其重要的組成局部，它位于ONU和OLT之間。PON的ODN全部由無源器件構成，它具有無源分配功能，其根本要求如下：(1)為今后提供可靠的光纜設施；(2)易于維護；(3)具有縱向兼容性；(4)具有可靠的網(wǎng)絡結構；(5)具有很大的傳輸容量；(6)有效性高。5.5.4 PON的傳輸復用技術 傳輸技術主要完成連接OLT和ONU的功能，其連接方式可以是點到點的方式，也可以是點到多點的方式。適合PON的雙向光纖傳輸復用技術主要有以下幾種。1.空分復用(SDM)SDM就是雙向通信的每一方向各使用一根光纖的通信方式，即所謂單工方式，其原理如圖5-23(a)所示。在SDM方式下,兩個方

60、向的信號在兩根完全獨立的光纖中傳輸，互不影響，傳輸性能最正確，系統(tǒng)設計也最簡單，但需要一對光纖才能完成雙向傳輸?shù)娜蝿?，當傳輸距離較長時不夠經(jīng)濟。對于OLT與ONU相距很近的應用場合，由于光纖價格的不斷下降，因此SDM方式仍不失為一種可以考慮的雙向傳輸方案。由于兩個方向的信號傳輸通路是互相獨立的，因而其對于光源波長沒有特殊的要求，只要是在1310 nm波長區(qū)內(nèi)即可。圖5-23 PON傳輸復用技術2.時間壓縮復用(TCM)TCM方式是解決雙向傳輸?shù)挠行侄沃?。這種方法只利用一根光纖，不斷交替改變傳輸方向，使兩個方向的信號得以輪流地在同一根光纖上傳輸，就像打乒乓球一樣，因而又稱“光乒乓傳輸法,如圖